Bewertung der Getreide Roggen, Weizen und Triticale aus MV für den Einsatz in der Bioethanolerzeugung

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1 Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern Institut für Acker- und Pflanzenbau Forschungsbericht Bezeichnung der Forschungsleistung: Bewertung der Getreide Roggen, Weizen und Triticale aus MV für den Einsatz in der Bioethanolerzeugung Forschungskomplex Nr. 3: Bioenergie und nachwachsende Rohstoffe Forschungs-Nummer: 3/08 Verantwortlicher Themenbearbeiter: Dr. B. Stölken Laufzeit: Gülzow, März Verantwortlicher Themenbearbeiter. Institutsleiter

2 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Einleitung Aufgabenstellung Bioethanol Material und Methoden Ergebnisse Diskussion Schlussfolgerungen.. 19 Literaturverzeichnis 20 Anhang

3 1 Einleitung Bioethanol könnte sich neben Biodiesel zu einem zukunftsträchtigen Biokraftstoff in Europa entwickeln. Dafür ist eine Ethanolproduktion mit einer hohen Ethanolausbeute (synonym auch Ethanolergiebigkeit oder vergärbare Stärke) pro Tonne eingesetztem Rohstoff bei geringstem Energieeinsatz eine wichtige Voraussetzung, um einen preisgünstigen Kraftstoff auf dem Mineralölmarkt anbieten zu können. Rohstoffquellen in Europa sind gegenwärtig vor allem die Stärke im Getreide, zunehmend die Saccharose in Zuckerrüben und zukünftig auch die Cellulose aus Stroh und Holz. Die Ethanolausbeute des Getreides ist von einer Vielzahl von Faktoren wie z.b. der Getreideart, dem Stärkegehalt, der Stärkezusammensetzung, der Stärkelöslichkeit, dem verwendetem Enzymsystem und weiteren Einflussgrößen abhängig. Für die Bewertung einer Getreidepartie zur Ethanolproduktion ist es notwendig die Ethanolausbeute zu haben, die jedoch nur in aufwendigen Laboruntersuchungen zu bestimmen ist. Daher wird zumeist der Gesamtstärkegehalt polarimetrisch bestimmt, der relativ einfach zu ermitteln ist. In dem zurzeit am häufigsten verwendetem Rohstoff, dem Getreide und vor allem der Weizen, ist ein hoher Stärkegehalt mit einem niedrigen Rohproteingehalt verbunden. Es sollte daher der Proteingehalt eines Weizens für die Ethanolproduktion nicht zu hoch sein, er sollte möglichst etwa 12,0 % betragen (Rosenberger 2001). Gleiches gilt für Roggen und Triticale. Außerdem muss das verwendete Getreide gesund sein, da die Schlempe, das Restprodukt der Ethanolproduktion, als Futtermittel eingesetzt wird. Daher wird mykotoxinbelastetes Getreide von den Ethanolherstellern abgelehnt. Das Produktionsziel Getreide für die Bioethanolproduktion stellt damit an die Landwirte die Forderung, hohe und gesunde Kornerträge mit geeigneten Sorten zu erreichen, denn Kornertrag ist vor allem Stärkeertrag und Stärkegehalt. Dabei sollten die verwendeten Sorten standfest und auswuchsfest sein, denn ungesunde und auswuchsgeschädigte Partien sind weniger geeignet. Die Stickstoffdüngung muss vor allem beim Weizen auf einen hohen Ertrag ausgerichtet werden, denn eine Qualitätsdüngung ist nicht notwendig, da hohe Proteingehalte und Proteinqualitäten, wie für Elite- und Aufmischweizen, nicht gefordert sind. 2 Aufgabenstellung Gegenwärtig werden zur Produktion von Bioethanolgetreide die vom Saatguthandel empfohlenen Sorten des A-, B- und C-Weizensortiments und ertragreiche Roggen- und Triticalesorten als Handelspartien verwendet, die keinesfalls spezielle Neuzüchtungen auf hohe Ethanolausbeute bzw. Stärkegehalt oder Stärkezusammensetzung sind. Einen Grund für das Ausbleiben der Neuzüchtung sehen die Züchter in dem zu geringen Anbauumfang von Bioethanolgetreide in Deutschland, der relativ hohe finanzielle Aufwand und der unsichere Markt. So ist auch die Produktion von Bioethanolgetreide in nur sehr geringem Umfang als Vertragsanbau geregelt. Die größte Menge wird gegenwärtig von Getreidehändlern als Sortenmischung in Handelsware für die Ethanolproduktion bereitgestellt. Für den Landwirt in Mecklenburg-Vorpommern und für den Bioethanolproduzenten in Deutschland stellt sich die wichtige Frage, welche Sorten aus dem gegenwärtigen Sortiment der Getreidearten sind besonders zur Produktion von Bioethanol geeignet? Eine Neuzüchtung und eine begründete Sortenempfehlung zur Bioethanolproduktion gibt es gegenwärtig nicht. So besteht also Untersuchungsbedarf. Daraus leiteten wir für uns die Aufgabe ab, für den Landwirt durch Auslese aus dem von der LFA zum Anbau in MV empfohlenen Getreidesortiment jene Sorten auszufiltern, die vor allem einen hohen Kornertrag bei gleichzeitig hoher Ethanolausbeute haben. Der Ethanolproduzent erwartet, dass die ausgewählten Sorten vor allem eine hohe Ethanolausbeute pro eingesetzte Trockenmasse im Gärbehälter ergeben, ihn interessiert weniger der Ertrag pro Fläche.

4 Er fordert einen hohen Gehalt und eine optimale verfahrensabhängige Qualität der vergärbaren Inhaltstoffe, da die Qualität ganz wesentlich die Ethanolausbeute beeinflusst. Als drittes wäre es für das Umweltbewusstsein wertvoll, wenn hohe Ethanolausbeuten pro eingesetzte Trockenmasse im Gärbehälter und pro Hektar erreicht werden, um damit fossile CO 2 - Äquivalente einzusparen. Eine zweite wesentliche Frage stellt sich nach dem indirekten Qualitätsparameter, mit dem die Ethanolausbeute einer Getreidepartie sicher abgeschätzt werden kann, ohne dass die Ethanolausbeute aufwendig nasschemisch ermittelt werden muss. Die Frage stellt sich, gibt es einen gesicherten Zusammenhang zwischen der Ethanolausbeute und einem schnell zu bestimmenden indirekten Qualitätsparameter, wie z.b. Stärkegehalt oder Hektolitergewicht und wie hoch ist die korrelative Abhängigkeit. Gegenwärtig beschäftigten sich mehrere Agrarforschungseinrichtungen der Bundesländer mit Rohstoffen zur Produktion von Bioethanol. Ihr Ziel ist es ebenfalls geeignete Sorten aus dem vorhandenen Getreidesortiment herauszufiltern. Diese Ergebnisse und auch eigene Ergebnisse sollten dazu beitragen, dass zukünftige Sortenspektrum zur Produktion von Bioethanolgetreide zu entwickeln (Brümmer 1993, Schäfer u.a a und b, Kratsch 2003, Boese 2006). 3 Bioethanol Einige Ausführungen zur Bioethanolproduktion: Weltweit werden heute jährlich über 41 Mio. m³ Bioethanol produziert, davon allein 70 % in Brasilien und den USA. In der Europäischen Union ist die Bioethanolproduktion auf dem Weg aus der Nische (Tab. 1). Innerhalb weniger Jahre hat sich der Jahresausstoß auf zuletzt 1,8 Mio. m³ Bioethanol vervielfacht. Gehen alle geplanten oder im Bau befindlichen Anlagen in Betrieb, könnten bei vollständiger Auslastung aller Kapazitäten gemeinschaftsweit 6,5 Mio. m³ Bioethanol hergestellt werden. Dieses Ziel ist jedoch sehr in Frage gestellt, da die Biokraftstoffe z.b. in Deutschland nicht mehr steuerfrei angeboten werden. Zum anderen unterliegen gerade jetzt die Mineralkraftstoffe einem zeitweiligen Preisverfall. Um die geplante Rohstoffversorgung von europäischen Bioethanolanlagen sicher zu stellen, werden immer größere Mengen an Getreide und zunehmend auch an Zuckerrüben benötigt. Der Internationale Getreiderat (IGC) geht davon aus, dass sich die Nachfrage der europäischen Brennereien nach Weizen, Roggen und Mais in den nächsten Jahren von derzeit 3,2 Mio. t auf dann etwa 6,4 Mio. t verdoppeln könnte. Damit würden etwa 2,3 % der durchschnittlichen europäischen Getreideernte versprittet werden. Gegenwärtig ist durch die neue Steuergesetzgebung und die Veränderung der Beimischungsquote eine gewisse Unsicherheit und Zurückhaltung bei den Biokraftstoffherstellern nicht zu übersehen. Fraglich ist, ob die hochgesteckten Ziele auch zukünftig noch Bestand haben werden. Tab. 1: Bioethanolproduktion Mio. m³ Deutschland 0,03 0,17 0,43 0,40 0,58 EU 0,53 0,94 1,57 1,77 - USA 12,87 14,78 18,47 24,55 - Brasilien 14,65 16,04 17,76 22,56 - Quelle: Die deutsche Bioethanolwirtschaft Im Wirtschaftsjahr 2007 konnten europaweit rund 2,5 Mio. t Weizen in den Bioethanolsektor fließen, was einem Anstieg von rund 45 % gegenüber 2006 entspricht. Damit werden europaweit etwa 2 % des erzeugten Weizens zu Bioethanol verarbeitet. Bei Gerste liegt der Anteil unter 1 %. Bei Roggen wird die Verbrauchszunahme auf t prognostiziert. Der Rog-

5 genverbrauch nimmt durch den hohen Verbrauch der deutschen Bioethanolerzeuger eine Sonderstellung ein (Anonym 1990, 2006 und 2007). Was bietet die Zukunft? Um den von der EU angestrebten und zurzeit in Frage gestellten Anteil von 5,75 % Biokraftstoff am Treibstoff zu erreichen, werden bis zum Jahr 2010 etwa 13,0 Mio. m³ Bioethanol benötigt (Tabelle 2). Rohstoffbasis wird dann zu 80 % Getreide und zu 20 % Zuckerrüben sein. Damit würde EU-weit der Weizenverbrauch im Bioethanolsektor bis 2010 auf 10 Mio. t steigen und es würden 20 Mio. t Zuckerrüben benötigt. Weiterhin könnten bis zu 3 Mio. t Roggen, 1 Mio. t Mais und, 4 Mio. t Gerste verwendet werden. Damit würde der Anteil an Bioethanolgetreide auf knapp 7 % des EU-Getreidebedarfs steigen, entsprechend einer Menge von rund 16 Mio. t (Schmitz 2005). Auf welchen Rohstoff die Brennereien in Zukunft zurückgreifen, ist entscheidend von der weiteren Preisentwicklung bei den einzelnen Getreidearten abhängig. Unabhängig von der Rohstoffbasis hatte der Kostendruck in den letzten Monaten spürbar zugenommen. Tab. 2: Biokraftstoffe EU Roadmap Beimischungsquote - Ziel 2,0 % 5,75 % 8,0 % 10,0 % Dieselkraftstoff - Verbrauch Mio. t * 165* 178* Biodieselbedarf Mio. t Ottokraftstoff - Verbrauch Mio. t * 105* 113* Ethanolbedarf Mio. m³ * Schätzung Quelle: Bockey, UFOP 2007 Die Kraftstoffstrategie der Bundesregierung ist, den Verbrauch fossiler Kraftstoffe zu senken, um die Abhängigkeit vom Öl zu mindern und fossile CO 2 -Äquivalente einzusparen. Bereits ab 2008 soll in Deutschland die Bioethanolquote mengenmäßig 5 % beziehungsweise 3,2 % gemäß dem Energiegehalt betragen, bevor der Anteil an Bioethanol im Ottokraftstoff in den Folgejahren weiter wachsen soll. Bis zum Jahr 2020 ist geplant, den Anteil des Biosprites auf 10 % anzuheben und damit bei einem prognostizierten Ottokraftstoffverbrauch von 15,6 Mio. t einen Bedarf von etwa 2,0 Mio. m³ Bioethanol zu haben (Tabelle 3). Tab. 3: Biokraftstoffe D Roadmap Beimischungsquote - Ziel 2,0 % 5,0 % 5,25 % 6,75 % 8,0 % 10,0 % Dieselkraftstoff - Verbrauch Mio. t 29,7 30,8 30,8 31,3 30,5 26,0 Biodieselbedarf Mio. t 0,6 1,5 1,6 2,1 2,4 2,6 Ottokraftstoff - Verbrauch Mio. t 23,5 21,5 21,5 20,5 17,9 15,6 Ethanolbedarf Mio. m³ 0,6 1,4 1,4 1,6 1,8 2,0 Quelle: Mineralölwirtschaftsverband e.v. Hamburg 2006 Durch die Ethanolbeimischungsquote von aktuell 5,0 % steht ein Ethanolbedarf von etwa 1,4 Mio m³/a einer Produktion von geschätzten m³/a von deutschen Bioethanolherstellern gegenüber. Es wird also gegenwärtig weniger Ethanol von deutschen Bioethanolherstellern angeboten, als für die Beimischung in Deutschland benötigt werden. Andererseits garantiert das Biokraftstoffquotengesetz eine stetig steigende Absatzmenge, was zukünftig insbesondere dem Bioethanolsektor zugute kommt. Bis 2010 steigt der Bedarf wegen der Beimischungsquote in Deutschland auf jährlich rund 1,6 Mio. m³ Bioethanol. Aktuell würden die bestehenden Ethanolproduktionskapazitäten von 1,1 Mio. m³ in Deutschland noch nicht ausreichen, um die Beimischungsanforderungen zum gegenwärtigen Zeitpunkt zu erfül-

6 len. Es muss aber angemerkt werden, dass die europäische Mineralölindustrie nicht verpflichtet ist, in Deutschland hergestelltes Bioethanol dem Ottokraftstoff beizumischen. Jedoch könnte die deutsche Importabhängigkeit reduziert werden. Seit Jahren übersteigt am Weltmarkt der Verbrauch die Produktion von Getreide. So hätten 2008 die Bestände an Grobgetreide (Mais, Gerste usw.) von 121 Mio. t bei einem Totalausfall gerade 6 Wochen gereicht. Beim Weizen war die Versorgungslage nicht ganz so eng, mit 112 Mio. t konnten knapp 10 Wochen überbrückt werden. Mit dem Einsatz von Getreide zur E- nergiegewinnung dürfte sich der Verbrauch weiter erhöhen und die Versorgungslage noch zu spitzen. Es gibt gegenwärtig also kaum Möglichkeiten in der EU wie auch am Weltmarkt unvorhergesehene Ereignisse abzupuffern. Außerdem gibt es eine Ertragsstagnation beim Getreide, die vielfältige Ursachen hat, wie z.b. die Klimaveränderung durch den CO 2 -Anstieg. Das dann an Bedeutung zunehmende Merkmal Trockentoleranz ist über eine konventionelle Züchtung schwer zu bearbeiten, so dass ein züchterischer Fortschritt auf die grüne Gentechnik angewiesen sein wird. Längerfristig gesehen wird auch die Veränderung der Verzehrgewohnheiten in Asien für einen dauerhaft höheren Absatz von Getreide sorgen und die Biokraftstoffe schaffen eine zusätzliche Nachfrage nach landwirtschaftlichen Flächen. Auch der Bau von Bioethanolanlagen in den USA und Brasilien zeigt seine Wirkung auf den europäischen Märkten. Der wichtigste Rohstoff der gegenwärtigen Bioethanolproduktion ist neben Mais und Zuckerrohr der Weizen. Zurzeit ist seine Versorgungslage auf dem Weltmarkt sehr eng, sodass bei einem produktionsübersteigenden Verbrauch die Weltbestände weiter abgebaut werden. Auch in der EU zeigt sich die enger werdende Versorgungslage in dem Abbau der Interventionsbestände. Die Märkte reagierten darauf mit steigenden Preisen, so wurde Brotweizen etwa um 200 /t ex Ernte 2008 gehandelt. Damit hatte die EU kaum noch Möglichkeiten aktiv auf den Getreidemarkt Einfluss zu nehmen. Der Markt verliert durch den Abbau der Bestände an Stabilität und die Preisschwankungen nehmen zu. In Deutschland sind die Bioethanolproduzenten nach eindeutigen Vorlagen aus europäischer und nationaler Politik in Vorleistung gegangen und haben in den vergangenen Jahren entsprechende Kapazitäten von 1,1 Mio. m³ Ethanol geschaffen. Diese sind nun lediglich etwa zur Hälfte ausgelastet, da die Mineralölwirtschaft nicht bereit ist, den Bioethanol abzunehmen. Als Argument werden technische Probleme angeführt, wie z.b. die so genannte Dampfdruckanomalie zwischen Ottokraftstoff und Bioethanol. Diese entsteht jedoch nur bei Beimischungsquoten von zwei bis 4 Prozent Bioethanol. Wird der Beimischungsanteil erhöht, steht einer Beimischung aus technischer Sicht nichts mehr im Wege. Die deutschen Bioethanolwerke sind in Zörbig, Zeitz, Schwedt, Anklam, Klein Wanzleben, Görlitz und Stade und haben eine Jahreskapazität von t bzw. 1,1 Mio. m³ Bioethanol, für die etwa 1,6 Mio. t Getreide (Roggen, Weizen und Triticale) benötigt werden. 4 Material und Methoden Das Untersuchungsmaterial bestand aus Sorten der Landessortenversuche Winterweizen, Winterroggen und Wintertriticale der LFA MV ausgewählter Orte der Erntejahre 2006 bis 2008 der Intensitätsstufe mit standortbezogener optimaler N-Düngung bzw. Fungizid- und Wachstumsreglereinsatz. An diesem Material wurden das Hektolitergewicht, der Rohproteingehalt und der Stärkegehalt bestimmt. Ein anschließendes Auswahlkriterium zur Untersuchung auf Ethanolergiebigkeit war dann, ob die Sorte einen hohen Stärkegehalt, eine Anbaubedeutung nach der Besonderer Ernteermittlung für MV oder eine Anbauempfehlung für MV durch die LFA hatte.

7 Folgende Qualitätsparameter wurden analysiert: Hektolitergewicht Tausendkornmasse Rohproteingehalt: ICC-Standard 105/2 Präexistierende Zuckergehalt i. TM: Maltosezahl nach Rumsey-Ritter (Erntejahr 2006) Fallzahl: ICC-Standard 107 Stärkegehalt i. TM: Gesamtstärkegehalt einer Probe, gemessen mit einem Polarimeter nach ICC-Standard 123 (Polarimetrische Stärkebestimmung nach Ewers); Ethanolergiebigkeit (=Ethanolausbeute) i. TM / vergärbarer Stärkegehalt i. TM : Die durch chemische Verfahren oder durch Polarimeter ermittelten Gesamtstärkegehalte entsprechen nicht der nutzbaren, d.h. vergärbaren Stärke. Daher wird im Brennereigewerbe über die Ethanolausbeute auf den vergärbaren Stärkegehalt zurückgerechnet. Prinzip: Feingemahlenes Getreide wird enzymatisch mit Amylasen (Termamyl 120L, SAN 240L, Fungamyl,) und Proteasen (Neutrase) drucklos aufgeschlossen und die in Zucker aufgespaltete Stärke durch Hefen zu Ethanol vergoren, dessen Menge nach der Destillation über die Dichte ermittelt wird. Aus der Ethanolergiebigkeit (Ethanolausbeute) bezogen auf die Trockenmasse des Ausgangsmaterials wird der Anteil der vergärbaren Stärke im Ausgangsmaterial errechnet (Vorschrift der Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei in Berlin e.v. Institut für Gärungsgewerbe und Biotechnologie VLB Berlin). Die Ergebnisse in dieser Arbeit sind mit diesem Analysenverfahren erstellt worden und können bei Nutzung anderer Temperaturregime und Enzymsysteme von diesen erheblich abweichen. In den Bioethanolwerken werden gänzlich andere, geheim gehaltene Rezepturen und Verfahrensabläufe verwendet. 5 Ergebnisse Im Anhang mit den Tabellen A1 bis A13 sind alle Ergebnisse aufgeführt. Zu Beginn der Arbeit stand die Frage, welcher indirekte Qualitätsparameter kann den analytisch aufwendig zu bestimmenden vergärbaren Stärkegehalt/Ethanolergiebigkeit ersetzen. Dafür wurden die Tausendkornmasse, das Hektolitergewicht, der Gesamtstärkegehalt und der Rohproteingehalt ermittelt und mit der vergärbaren Stärke verglichen. Die errechneten Korrelationskoeffizienten sind für die Wintergetreidearten Weizen, Roggen und Triticale in Tabelle 4 dargestellt. Tab. 4: Korrelationskoeffizienten zwischen der vergärbaren Stärke und Qualitätsmerkmalen der Winterweizen, Winterroggen und Wintertriticale der Erntejahre Merkmal Winterweizen n=50 Winterroggen n=36 Wintertriticale n=23 TKM (- 0,105)* (+ 0,631)* (- 0,532)* HLG + 0, , ,739 Gesamtstärke (polariemetrisch) + 0, , ,891 Rohprotein - 0,804-0,686-0,897 Fallzahl + 0,477-0, ,339 Ertrag + 0, , ,883 * nur 2006 Die graphische Darstellung des Zusammenhangs von vergärbarem Stärkegehalt und Gesamtstärkegehalt von Weizen, Roggen und Triticale vermitteln die Abbildungen 1a-1c.

8 65,0 64,0 63,0 % vergärbare Stärke i. TM 62,0 61,0 60,0 59,0 58,0 57,0 63,0 64,0 65,0 66,0 67,0 68,0 69,0 70,0 71,0 72,0 % Stärke i. TM Abb. 1a: Zusammenhang von Stärkegehalt und vergärbarem Stärkegehalt der Weizensorten 63,0 62,0 61,0 vergärbare Stärke i. TM 60,0 59,0 58,0 57,0 56,0 55,0 54,0 53,0 54,0 56,0 58,0 60,0 62,0 64,0 66,0 68,0 % Stärke i. TM Abb. 1b: Zusammenhang von Stärkegehalt und vergärbarem Stärkegehalt der Roggensorten

9 66,0 65,0 64,0 % vergärbarer Stärke i. TM 63,0 62,0 61,0 60,0 59,0 58,0 57,0 56,0 55,0 60,0 62,0 64,0 66,0 68,0 70,0 72,0 74,0 % Stärke i. TM Abb. 1c: Zusammenhang von Stärkegehalt und vergärbarem Stärkegehalt der Triticalesorten Einen zusammenfassenden Überblick, der auf Ethanolergiebigkeit der ausgewählten Sorten, gibt Tabelle 5. Es sind die Mittelwerte und Streuungen aufgeführt. Die Einzelwerte sind im Tabellenanhang enthalten. Die Bestimmung der vergärbaren Stärke wurde im Zentrallaboratorium der Versuchs- und Lehranstalt für Brauerei e.v. in Berlin (VLB) durchgeführt und die anderen Untersuchungen in der LFA. Tab. 5: Mittelwerte vom Ertrag, dem Hektolitergewicht, der Tausendkornmasse, des Rohproteingehaltes, der Gesamtstärke und der vergärbaren Stärke von Weizen, Roggen und Triticale der Ernten 2006 bis 2008 Merkmal Winterweizen n = 50 Winterroggen n = 36 Wintertriticale n = 23 Mittel von - bis Mittel von - bis Mittel von - bis Ertrag dt/ha 102,5 78,8-129,8 78,0 54,0-104,1 77,0 48,5-109,7 HLG kg 78,2 70,0-82,6 72,4 66,6-76,7 70,8 62,9-77,2 TKM g (46,6)* 37,0-57,2 (29,7)* 27,6-31,7 (50,4)* 39,2-57,3 RP % TM 13,4 11,3-15,4 11,0 7,8-12,7 12,8 9,8-15,5 Gesamtstärke % TM 67,1 64,1-71,4 60,6 55,7-66,2 66,8 62,3-72,1 vergärbare Stärke % TM 60,3 58,0-64,5 58,2 54,4-62,6 60,4 56,1-65,0 Alkoholergiebigkeit l r.a./100kg TM 43,3 41,7-46,1 41,7 39,1-44,7 43,4 40,3-46,4 * nur 2006 Die Einzelergebnisse der für die Bioethanolherstellung wichtigen Ethanolergiebigkeit und des Ethanolertrages für die ausgewählten Sorten vom Winterweizen, Winterroggen und Wintertriticale sind in den Tabellen 6 bis 8 zusammengestellt. Angegeben wird die Ethanolergiebigkeit in Litern pro dt i. TM und Ethanolertrag in Hektolitern pro Hektar. Entsprechend ihrer Anbauhäufigkeit und Ethanolergiebigkeit wurden die Sorten aufgelistet.

10 Tab. 6: Die Ethanolergiebigkeit und der Ethanolertrag von Winterweizensorten Sorte QG Anbaujahr Ethanolergiebigkeit/TM Ethanolertrag/ha l/dt TM Rang hl/ha Rang 1 Skalmeje C ,7 1 40,2 1 2 Hermann C ,7 2 38,6 3 3 Dekan B ,6 3 38,2 4 4 Toras A ,5 4 37,9 6 5 Boomer A ,5 5 37,5 9 6 Potenzial A ,2 6 39,5 2 7 Mulan B ,0 7 37,7 7 8 Brilliant A ,9 8 37, Türkis A ,8 9 38, Tommi A , ,6 8 1 Buteo B 2006 u ,6 4 35,7 4 2 Cubus A 2006 u ,4 5 35,2 5 3 Impression A 2006 u ,4 3 40,2 2 4 Jenga A 2007 u ,9 1 41,0 1 5 Esket A 2007 u ,6 2 37,9 3 1 Hybred B ,7 6 30,7 9 2 Anthus B ,8 5 34,5 7 3 Carenius B ,9 9 35,4 6 4 Tiger A ,0 7 28, Campari B , ,2 8 6 Schamane A ,0 8 36,3 5 7 Winnetou C ,3 1 49,9 1 8 JB Asano A ,5 2 45,1 2 9 Julius B ,3 3 45, Diskus A ,8 4 42,7 4 Mittel (43,2) (38,2) min 41,7 28,5 max 45,3 49,9 Tab. 7: Die Ethanolergiebigkeit und der Ethanolertrag von Winterroggensorten Sorte QG Anbaujahr Ethanolergiebigkeit/TM Ethanolertrag/ha l/dt TM Rang hl/ha Rang 1 Rasant H ,6 1 29,5 2 2 Balistic H ,4 2 27,1 4 3 Evolo H ,8 3 30,0 1 4 Recrut P ,7 4 25,3 5 5 Caroass S ,3 5 24,8 6 6 Askari H ,2 6 28,5 3 1 Amato H ,8 4 24,6 4 2 Fugato H ,6 5 23,9 5 3 Hellvus H ,2 1 33,6 1 4 Visello H ,0 2 28,8 3 5 Placido H ,5 3 30,0 2 1 Fernando H ,2 4 30,0 4 2 Festus H ,0 5 27,5 5 3 Boresto P ,5 6 22,9 6 4 Picasso H ,3 7 22,1 7 5 Condukt P ,5 8 21,0 8 6 Dukato P ,9 1 34,6 3 7 Bellami H ,4 2 36,1 2 8 Minello H ,3 3 36,3 1 Mittel (41,7) (28,2) min 39,5 21,0 max 43,2 36,3

11 Tab. 8: Die Ethanolergiebigkeit und Ethanolertrag von Wintertriticalesorten Sorte Anbaujahr Ethanolergiebigkeit/TM Ethanolertrag/ha l/dt TM Rang hl/ha Rang 1 Grenado ,4 1 33,3 1 2 Benetto ,1 2 29,5 2 3 SW Talentro ,8 3 27,3 3 1 Inpetto ,1 1 27,0 1 2 Trimester ,0 2 24,8 2 3 Tremplin ,9 3 24,2 3 4 Vitalis ,3 4 22,6 5 5 Magnat ,7 5 24,2 3 1 Cando ,4 1 37,4 2 2 Moderato ,2 2 40,9 1 3 Mungis ,9 3 33,8 4 4 Trigold ,7 4 34,6 3 Mittel (43,6) (30,0) min 41,7 22,6 max 46,4 40,9 Für eine umfassende Optimierung der Ethanolausbeute einer Sorte ist es wichtig, den unvergärbaren Stärkeanteil an der Gesamtmenge zu ermitteln. Dies wird für die Sorten in Abhängigkeit der Jahre in den Tabellen 9 bis 11 ausgewiesen. Tab. 9: Differenzen von Stärkegehalt und vergärbarem Stärkegehalt vom Winterweizen Sorte Stärke ver. St Diff. Stärke ver. St Diff. Stärke ver. St Diff. % TM % TM % TM 1 Skalmeje 67,4 62,0 5,4 67,4 61,1 6,3 71,4 64,5 6,9 2 Hermann 64,7 60,5 4,2 65,8 60,3 5,4 71,3 62,9 8,4 3 Dekan 66,3 59,2 7,0 65,7 60,7 5,0 71,1 63,2 7,9 4 Toras 65,5 59,9 5,6 66,1 60,9 5,2 69,2 61,7 7,6 5 Boomer 65,4 59,8 5,7 66,1 60,9 5,2 70,6 61,8 8,8 6 Potenzial 65,7 59,6 6,1 65,8 60,4 5,3 70,1 61,3 8,8 7 Mulan 64,8 58,4 6,4 64,4 60,1 4,3 69,9 62,0 7,8 8 Brilliant 65,1 59,8 5,3 65,2 59,8 5,4 68,9 60,5 8,4 9 Türkis 64,1 58,7 5,4 65,9 60,5 5,5 68,9 60,8 8,2 10 Tommi 65,1 59,2 5,9 64,2 59,3 5,0 68,9 61,0 7,8 1 Jenga ,1 60,8 5,2 70,3 62,0 8,4 2 Esket ,5 61,0 4,5 69,1 61,1 7,9 3 Impression 65,5 59,5 6, ,3 61,9 8,5 4 Buteo 66,4 59,2 7,1 65,7 59,9 5, Cubus 65,6 58,8 6,8 65,4 59,9 5, Anthus 66,1 59,9 6, Hybred 65,2 59,8 5, Tiger 65,2 58,8 6, Carenius 64,1 58,7 5, Campari 64,6 58,4 6, Schamane ,2 58,7 5, Winnetou ,4 63,4 7,9 9 JB Asano ,9 62,2 7,7 10 Julius ,2 62,0 9,2 11 Diskus ,1 61,3 8,8 Mittel 65,4 59,5 5,9 65,6 60,3 5,3 70,1 62,0 8,2 min 64,1 58,4 4,2 64,2 58,7 4,3 68,9 60,5 6,9 max 67,4 62,0 7,1 67,4 61,1 6,3 71,4 64,5 9,2

12 Tab. 10: Differenzen von Stärkegehalt und vergärbarem Stärkegehalt von Winterroggen Sorte Stärke ver. St Diff. Stärke ver. St Diff. Stärke ver. St Diff. % TM % TM % TM 1 Rasant 61,6 59,5 2,1 59,2 56,7 2,5 66,2 62,6 3,6 2 Balistic 62,0 59,5 2,5 57,0 58,1-1,1 64,7 60,5 4,2 3 Evolo 60,3 58,4 1,9 56,9 56,6 0,3 64,2 60,5 3,7 4 Recrut 60,3 58,8 1,5 59,9 58,0 1,9 62,7 58,4 4,3 5 Caroass 60,0 58,0 2,1 58,9 56,4 2,5 63,0 58,9 4,0 6 Askari 59,1 57,4 1,7 56,8 56,4 0,4 64,3 59,2 5,1 1 Hellvus ,9 58,8-1,9 64,5 62,0 2,4 2 Visello ,7 57,1-1,5 64,2 60,3 3,9 3 Placido ,7 55,7 2,9 63,8 60,5 3,4 4 Amato 60,4 58,5 1,9 57,4 55,7 1, Fugato 59,1 58,9 0,1 57,4 54,7 2, Fernando 60,5 59,1 1, Dukato ,7 60,1 3,7 3 Festus 60,4 58,8 1, Boresto 60,4 58,1 2, Picasso ,9 56,4 0, Condukt ,9 55,3 2, Bellami ,2 59,4 3,9 8 Minello ,2 59,2 4,0 Mittel 60,4 58,6 1,7 57,7 55,6 1,0 64,0 60,1 3,8 min 59,1 57,4 0,1 55,7 54,7-1,9 62,7 58,4 2,4 max 62,0 59,5 2,5 59,9 58,8 2,9 66,2 62,6 5,1 Tab. 11: Differenzen von Stärkegehalt und vergärbarem Stärkegehalt von Wintertriticale Sorte Stärke ver. St % TM Diff. Stärke ver. St % TM Diff. Stärke ver. St % TM Diff. 1 Grenado 67,6 63,0 4,5 64,4 58,6 5,8 71,4 64,3 7,1 2 Benetto 65,0 59,7 5,3 63,9 58,8 5,0 71,0 61,9 9,1 3 SW Talentro 66,4 60,1 6,3 64,6 56,9 7,7 70,0 62,2 7,9 1 Inpetto 67,5 61,5 6,0 64,4 58,4 5, Trimester 65,5 61,1 4,4 64,4 58,4 5, Tremplin 65,9 61,5 4,4 63,0 57,7 5, Vitalis 67,2 61,3 5,9 63,1 56,3 6, Magnat 65,1 59,8 5,3 62,3 56,1 6, Cando ,1 65,0 7,2 2 Moderato ,8 63,3 6,5 3 Mungis ,6 62,9 8,8 4 Trigold ,7 61,2 9,5 Mittel 66,3 61,0 5,3 63,7 57,7 6,1 71,0 62,9 8,0 min 65,0 59,7 4,4 62,3 56,1 5,0 69,8 61,2 6,5 max 67,6 63,0 6,3 64,6 58,8 7,7 72,1 65,0 9,5

13 6 Diskussion Zu Beginn der Arbeiten wurde die Frage beantwortet, welches von den verwendeten indirekten Qualitätsmerkmal könnte die analytisch und zeit aufwendige vergärbare Stärkebestimmungsmethode zur Bewertung von Getreide für die Bioethanolherstellung ablösen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in Tabelle 4 für den Weizen, Roggen und Triticale zusammengestellt. Für die Berechnungen konnten die Analysenwerte von 50 Weizenproben, 36 Roggenproben und 23 Triticaleproben eingesetzt werden. Den besten korrelativen Zusammenhang ergab sich bei allen drei Getreidearten zwischen dem vergärbaren Stärkegehalt und dem polarimetrischen Gesamtstärkegehalt. Die Korrelation beträgt beim Weizen 0,900, beim Roggen 0,865 und beim Triticale 0,891. Somit wäre dieses Qualitätsmerkmal für die Ablösung der direkten aufwendigen vergärbaren Stärkebestimmung bestens geeignet. Trotzdem bleibt auch bei polarimetrischen Messverfahren ein notwendiger Geräte-, Material- und Zeitaufwand erhalten, so dass es fraglich ist, ob diese Methode von den Bioethanolherstellern übernommen wird. Eine weitere Möglichkeit zur Vereinfachung und zur Steigerung der Effizienz der vergärbaren Stärkebestimmung und der polarimetrischen Gesamtstärkebestimmung ist die Übertragung auf ein NIR- bzw. NIT-Messsystem. Dazu sind weitere umfangreiche Untersuchungsreihen mit beiden Stärkebestimmungsmethoden notwendig, um die analytische Sicherheit dieses Messsystems zu gewährleisten. In den Abbildungen 1a bis 1c wird der Zusammenhang zwischen Gesamtstärkegehalt und vergärbarem Stärkegehalt für Weizen-, Roggen- und Triticalesorten graphisch dargestellt. Die Graphiken zeigen sehr deutlich, dass sich die Stärkegehalte der Sorten sehr unterschiedlich um die Ausgleichsgerade positionieren. So haben Sorten mit gleichem Gesamtstärkegehalt sehr unterschiedliche Gehalte an vergärbarer Stärke und damit auch an Ethanolergiebigkeit. Diese Erkenntnis, dass gleiche Gesamtstärkegehalte nicht unmittelbar gleiche Äthanolergiebigkeiten bedeuten, ist sehr wertvoll zur Beurteilung und Auswahl der Sorten für die Bioethanolerzeugung. Dieser Vorteil der Analytik würde bei dem Ersetzen der aufwendigen Bestimmung der vergärbaren Stärke bzw. Ethanolergiebigkeit durch die einfachere polarimetrische Gesamtstärkebestimmung verloren gehen. In einem weiteren Schritt der Vereinfachung der Analytik der Stärkebestimmung mit einem NIR- bzw. NIT-Messsystem würden die Ergebnisse der vergärbaren Stärkebestimmung weiter nivelliert. Eine wichtige nicht zu unterschätzende Tatsache ist aber auch, dass mit der natürlich aufwendigen vergärbaren Stärkebestimmung außer dem Stärkegehalt die Stärkequalität und die sie abbauenden Enzyme erfasst werden. Das Hektolitergewicht von Getreide ist einfach und schnell zu bestimmen und wird daher häufig zur Bewertung von Partien bei der Annahme von Getreide zur Bioethanolherstellung eingesetzt. Die an unserem Untersuchungsmaterial festgestellten Korrelationen zur vergärbaren Stärke betragen für Weizen 0,496, für Roggen 0,875 und für Triticale 0,739. Mit diesem Ergebnis kann die vergärbare Stärkebestimmung zur Beurteilung der Qualität von Bioethanolgetreide durch das Hektolitergewicht nicht ersetzt werden. Es müssten weitere Untersuchungen folgen, um die Aussage zu verbessern, dem steht jedoch der hohe Preis für eine Bestimmung der vergärbaren Stärke entgegen. Die Aussage für das Hektolitergewicht trifft auch für den Rohproteingehalt zu. Die Korrelationen betragen für den Weizen -0,804, für den Roggen -0,686 und für die Triticale -0,897. Nur weitere Untersuchungen könnten die Aussage verbessern. Jedoch könnte bei Verbesserung der Korrelationswerte die Bestimmung des Rohproteingehaltes einen Vorteil geben, denn mit einem einfach zu handhabenden NIR- bzw. NIT-Messsystem ist eine schnelle und einfache Proteinbestimmung möglich und damit eine Abschätzung des vergärbaren Stärkegehaltes. Die mituntersuchte Fallzahl, die vorzugsweise die Stärkequalität und die Enzymaktivität von Getreide bewertet, ist zum Ersetzen der vergärbaren Stärkebestimmung nicht geeignet, dies ergeben die sehr niedrigen Korrelationskoeffizienten von 0,477 für Weizen, -0,209 für Roggen und 0,339 für Triticale. Sie ist aber für die Beurteilung von Getreidepartien zur Bioethanolherstellung ein notwendiges Merkmal, da sie die Stärkequalität und die Enzymaktivität

14 beurteilt und schnell bzw. einfach im Vergleich zum üblichen Amylogramm durchführbar ist. Die Fallzahlen sind, da eine Auswuchszüchtung beim Getreide nicht stattfindet, vor allem jahresabhängig und weniger von der Sorte geprägt. Die sehr aufwendige Bestimmung der Tausendkornmasse wurde nur 2006 durchgeführt und dann abgesetzt. Die wenigen Ergebnisse sind nicht aussagefähig. Getreidezüchter verwenden die Tausendkornmasse teilweise als Bewertungsmerkmal für Bioethanolgetreide, sie ist zur Beurteilung von Handelspartien in der Bioethanolherstellung nicht geeignet. Eine Züchtung auf vergärbaren Stärkegehalt bzw. Ethanolergiebigkeit gibt es in Deutschland nicht und auch keine gesicherte Sortenempfehlung auf der Grundlage des vergärbaren Stärkegehalt bzw. Ethanolergiebigkeit. Daher wurde in der LFA MV eine Bewertung der Getreide Roggen, Weizen und Triticale aus MV für den Einsatz in der Bioethanolerzeugung vorgenommen. Die ausgewählten Proben für die Untersuchung auf vergärbare Stärke bzw. Bioethanolergiebigkeit wurden den Landessortenversuchen Winterweizen, Winterroggen und Wintertriticale MV der Anbaujahre 2006 bis 2008 entnommen. Die Auswahlkriterien waren der Gesamtstärkegehalt, die Anbaubedeutung in MV nach Besonderer Ernteermittlung und die Anbauempfehlung durch die LFA. Für andere Sorten wären die Chancen eines Anbaus in MV geringer, es sei denn sie zeichnen sich durch Besonderheiten, wie z.b. hoher vergärbarer Stärkegehalt, aus, dann würde ein Vertragsanbau immer noch möglich sein. In drei Untersuchungsjahren wurden 50 Weizenproben, 36 Roggenproben und 23 Triticaleproben analysiert. Die zusammengefassten Ergebnisse sind in Tabelle 5 als dreijährigen Mittelwerte mit den dazu gehörigen Minimal- und Maximalwerte für den Ertrag, das Hektolitergewicht, den Rohproteingehalt, den Gesamtstärkegehalt, den vergärbaren Stärkegehalt und die Alkoholergiebigkeit aufgeführt und die Einzelergebnisse befinden sich im Anhang. In dem wichtigsten Merkmal für die Bioethanolherstellung der Ethanolergiebigkeit ereichen im Durchschnitt der Weizen mit 43,3 l r.a./100 kg TM und die Triticale mit 43,4 l r.a./100 kg TM höhere Werte als der Roggen mit 41,7 l r.a./100 kg TM. Verursacht wird die geringere Ethanolergiebigkeit des Roggens durch den um etwa 6 % geringere Gesamtstärkegehalt. Im Ergebnis ist festzustellen, dass der Weizen und die Triticale geeigneter für eine Bioethanolherstellung sind als Roggen. Zu bemerken ist, dass diese hohen Ethanolergiebigkeiten aus Laboruntersuchungen nach einer spezifischen Analysenmethode, wie sie unter dem Punkt 4 beschrieben ist, resultieren. In der Praxis werden sicherlich geringere Ausbeuten erreicht. Die Abbildung 2 vermittelt eine zusammenfassende graphische Darstellung der Ergebnisse vom Gesamtstärkegehalt, vom vergärbaren Stärkegehalt von der Ethanolergiebigkeit und dem Ethanolertrag vom Weizen (n=50), Roggen (n=36) und Triticale (n=23) aus Mecklenburg- Vorpommern der Ernte 2006 bis In den Tabellen 6 bis 8 werden Mittelwerte der Ethanolergiebigkeit und des Ethanolertrages der einzelnen Sorten des Weizens, des Roggens und der Triticale in Abhängigkeit von der Anbauhäufigkeit dargestellt, denn nicht in jedem Jahr wurde jede Sorte im LSV geprüft. Im dreijährigen Mittel der Weizensorten haben die C-Sorten Skalmeje mit 44,7 l r.a./dt TM und Hermann mit 43,7 l r.a./dt TM die höchsten Ethanolergiebigkeiten (Tab. 6). Es folgen die B-Sorten Dekan und Mulan und die A-Sorten Toras, Boomer, Potenzial, Brilliant, Türkis und Tommi mit Werten von 42,8 bis 43,6 l r.a./ dt TM. Diese Ergebnisse interessieren vor allem die Bioethanolhersteller, während der folgende Ethanolertrag vor allem ein Kriterium für die Umwelt- und Naturschützer ist. Auch in diesem Merkmal rangiert Skalmeje an erster Stelle mit 40,2 hl r.a/ha, gefolgt von Potenzial mit 39,5 l r.a./ha und von Hermann mit 38,6 l r.a./ha. Von den zweijährig geprüften Sorten ragt die A-Sorte Jenga mit 43,9 l r.a./ dt TM Ethanolergiebigkeit und mit 41,0 hl r.a./ha Ethanolertrag heraus. Bei den Einjährigen ist es die C-Sorte

15 Winnetou mit 45,3 l r.a./dt TM Ethanolergiebigkeit und 49,9 hl r.a./ha Ethanolertrag, was ein Spitzenergebnis ist und durch Mehrjährigkeit bestätigt werden muss. Die dreijährige Auswertung der Roggensorten ergibt, dass die Hybridsorten Rasant mit 42,6 l r.a./dt TM und Balistic mit 42,4 l r.a./dt TM die höchste Ethanolergiebigkeit haben. Diesen folgen die Sorten Evolo, Recrut, Caroass und Askari mit Werten von 41,8 l r.a./dt TM bis 41,2 l r.a./dt TM. Damit liegt die Ethanolergiebigkeit der Roggensorten etwa 1,5 l unter dem von Weizen, aber im Ethanolertrag bedingt durch die geringeren Kornerträge um 10 hl r.a./ha niedriger. Den höchsten Ethanolertrag erreicht mit 30,0 hl r.a./ha die Sorte Evolo. In der zweijährigen Untersuchung fällt die Hybridsorte Hellvus mit 43,2 l r.a./dt TM Ethanolausbeute und 33,6 hl r.a./ha Ethanolertrag auf. Bei den Einjährigen sind es die Hybridsorte Minello mit 42,3 l r.a./dt TM und 36,3 hl r.a./ha bzw. die Populationssorte Dukato mit 42,9 l r.a./dt TM und 34,6 hl r.a./ha. Diese einjährigen Ergebnisse bedürfen einer Bestätigung. Die Triticalesorten haben Ethanolergiebigkeiten von durchschnittlich 43,6 l r.a./dt TM und liegen damit auf Weizenniveau von 43,2 l r.a./dt TM. Im dreijährigen Mittel erreicht die Sorte Grenado mit 44,4 l r.a./dt TM gleiche Werte wie die beste Weizensorte Skalmeje mit 44,7 l r.a./dt TM, im Ethanolertrag allerdings mit dem geringeren Kornertrag jedoch nur 33,3 hl r.a./ha und damit 7 hl weniger als Skalmeje. Es folgen in der Reihenfolge der Ethanolergiebigkeit und des Ethanolertrages die Sorten Benetto und SW Talentro. Im zweijährigen Vergleich hebt sich die Sorte Inpetto mit 43,1 l r.a./dt TM Ethanolergiebigkeit und mit 27,0 hl r.a./ha Ethanolertrag etwas von den anderen Sorten ab. In der einjährigen Prüfung sind es die Sorten Cando und Moderato mit 46,4 l r.a./dt TM und 45,2 l r.a./dt TM Ethanolergiebigkeit bzw. mit 37,4 hl r.a./ha und 40,9 hl r.a./ha im Ethanolertrag. Die Ethanolergiebigkeit, die Ethanolerträge und eine allgemeine Empfehlung zum Anbau der Sorte von der LFA in MV für der besten Weizen-, Roggen- und Triticalesorten sind zusammenfassend in Tabelle 12 dargestellt. Sie vermittelt, dass die C-Weizensorte Skalmeje mit 44,7 l r.a./dt TM und 40,2 hl r.a./ha bzw. die Triticalesorte Grenado mit 44,4 l r.a./dt TM und 33,9 hl r.a./ha im dreijährigen Mittel eindeutig die besten Resultate erzielen und bestens für eine Bioethanolherstellung geeignet sind. Wird auf Roggen gesetzt ist die Hybridroggensorte Rasant mit 42,6 l r.a./dt TM und 29,5 hl r.a./ha zu favorisieren. Die Ergebnisse bestätigen die eindeutige Favoritenstellung des Weizens. Die Tabelle 12 vermittelt auch die mittleren Jahresunterschiede für die Ethanolergiebigkeit und den Ethanolertrag. Für den Weizen werden 1,8 l r.a./dt TM, für den Roggen 2,6 l r.a./dt TM und für Triticale 3,5 l r.a./dt TM in der Ethanolergiebigkeit festgestellt. Die Unterschiede im Ethanolertrag betragen beim Weizen 10,7 hl r.a./ha, beim Roggen 16,0 hl r.a./ha und beim Triticale 13,7 hl r.a./ha.

16 75,0 67,1 66,8 65,0 60,3 60,6 58,2 60,4 55,0 45,0 43,3 41,7 43,4 38,2 35,0 28,0 28,7 25,0 Weizen Roggen Triticale % Gesamtstärke i.tm % vergärbare Stärke i.tm l Ethanol /dt i.tm hl Ethanol/ha Abb. 2: Stärkegehalt, vergärbare Stärkegehalt und Ethanolausbeuten in dt TM und hl/ha von Weizen (n=50), Roggen (n=36) und Triticale (n=23) der Ernte 2006 bis 2008 Die Ergebnisse der Ethanolergiebigkeit in l r.a./dt TM können in Anteile vergärbare Stärke in % TM umgerechnet werden. Dies wurde mit den Ergebnissen der ausgewählten Weizen-, Roggen- und Triticaleproben durchgeführt und die Tabellen 9 bis 11 geben die Werte für den Gesamtstärkegehalt und den vergärbaren Stärkegehalt wieder. Die Differenz ist der nicht zu Ethanol verarbeitete Stärkeanteil. Weizen hat im dreijährigen Mittel einen Anteil von 6,5 % unverarbeiteter Stärke. Die Jahreseffekte betragen 5,3 % bis 8,2 %. Für den Roggen ergibt sich ein dreijähriger Mittelwert von 2,2 % unverarbeiteter Stärke mit Jahresunterschieden von 1,0 % bis 3,8 % und für Triticale betragen die Werte 6,5 % unverarbeitete Stärke mit Jahresunterschieden von 5,3 % bis 8,0 %. Sortenunterschiede innerhalb einer Getreideart und Erntejahres werden auch festgestellt. Eine Besonderheit zeigt der Roggen im Erntejahr 2007, da ist der Gehalt an vergärbare Stärke größer als der der Gesamtstärke, was damit zu erklären ist, dass auch andere Inhaltstoffe wie z.b. Hemicellulosen oder niedermolekulare Oligosaccharide zur Ethanolausbeute beigetragen haben. Insgesamt kann festgestellt werden, dass der Roggen den höhern vergärbaren Anteil an der Gesamtstärke gegenüber dem Weizen und Triticale hat. Aufgabe der Enzymhersteller für die Bioethanolproduzenten ist es, diesen unvergärbaren Stärkeanteil beim Weizen und Triticale mit speziellen Enzymsytemen zu verringern, um die Ethanolergiebigkeit zu erhöhen. Andererseits gibt es aber gegenwärtig keine Pflanzenzüchtung mit dem Ziel die Stärkeeigenschaften so zu verändern, dass der Anteil an vergärbarer Stärke erhöht wird. Diese Differenzen des Gesamtstärkegehaltes und des vergärbaren Stärkegehaltes sind auf den Aufbau und die Struktur der Inhaltstoffe und den Enzymhaushalt eines Getreidekornes zurückzuführen, die jahresabhängig sind. Sichtbar können diese Eigenschaften mit der Fallzahl oder mit dem Amylogramm gemacht werden. Außerdem wirkt auf die Stärkeeigenschaften die Genetik eines Getreides in Form des Verhältnisses von Amylose zu Amylopektin und der Struktur eines Stärkekornes.

17 Tab. 12: Ethanolergiebigkeit und Ethanolerträge der besten Weizen-, Roggen- und Triticalesorten der Erntejahre 2006 bis 2008 Anbaujahre Sorte QG Ethanolergiebigkeit Ethanolertrag allgemeine Anbauempfehlung der LFA l Ethanol / dt TM hl Ethanol / ha Winterweizen Skalmeje C 44,7 40,2 x Toras A 43,5 37,9 x Hermann C 43,7 38,2 x Boomer A 43,5 37,5 x Dekan B 43,6 38,2 x Potenzial A 43,2 39,5 x Jenga A 43,9 41,0 x Winnetou C 45,3 49, JB Assano A 44,5 45,1 x Julius B 44,3 45,0 - Mittel 2006 n=18 42,5 34,1 Mittel 2007 n=15 43,1 35,8 Mittel 2008 n=17 44,3 44,8 Winterroggen Rasant H 42,6 29,5 x Balistic H 42,4 27, Evolo H 41,8 30, Recrut P 41,7 25, Caroass S 41,3 24,8 x Askari H 41,2 28,5 x Hellvus H 43,2 33, Dukato P 42,9 34,6 x Bellami H 42,4 36,1 x Minello H 42,3 36, Fernando H 42,2 30, Festus H 42,0 27,5 - Mittel 2006 n=11 41,9 27,3 Mittel 2007 n=13 40,4 22,2 Mittel 2008 n=12 43,0 35,9 Wintertriticale Grenado 44,4 33,9 x Benetto 43,1 29, SW Talentro 42,8 27,3 x Inpetto 43,1 27,0 x Trimester 43,0 24, Tremplin 42,9 24, Cando 46,4 37, Moderato 45,2 40, Mungis 44,9 33, Trigold 43,7 34,6 - Mittel 2006 n=8 43,9 28,4 Mittel 2007 n=8 41,5 21,7 Mittel 2008 n=7 45,0 37,7

18 Abschließend wird der Versuch unternommen die mittleren Ethanolausbeuten von Weizen, Roggen und Triticale finanziell zu bewerten, mit Tabelle 13 werden die Ergebnisse vermittelt. Im Kornertrag des untersuchten Materials erreichen Roggen 77 % und Triticale 76 % des Ertrages von Weizen mit 102,5 dt/ha. In der Ethanolergiebigkeit liegen Weizen mit 43,3 l r.a./dt TM und Triticale mit 43,5 l r.a./dt TM auf gleichem Niveau, während der Roggen mit 41,8 l r.a./dt TM gute 97 % erreicht. Mit einem üblichen Bioethanolpreis von 0,56 /l am Markt wurde der Versuch unternommen Weizen, Roggen und Triticale in einer Handelsgröße von t für eine Bioethanolanlage zu bewerten. Die Erlöse erreichen mit den entsprechenden Ethanolergiebigkeiten im Mittel für Weizen 20,9 Mio., für Roggen 20,1 Mio. und für Triticale 21,0 Mio.. Die Unterschiede der Mittelwerte sind gering, jedoch werden sie zwischen den Weizensorten mit 2,1 Mio., den Roggensorten mit 2,7 Mio. und den Triticalesorten mit 2,9 Mio. deutlicher. Durch eine optimale Rohstoffwahl können so etwa 12 % finanziell höhere Erträge erzielt werden. Die Spannbreite des finanziellen Ertrages für eine verarbeitete Rohstoffmenge von t Getreide liegt zwischen 18,8 Mio. für Roggen und 22,4 Mio. für Triticale, das ist ein Unterschied von 3,6 Mio. allein durch die Rohstoffwahl. Weiterhin werden in Tabelle 13 Ethanolerträge pro Hektar dargestellt. Sie erreichen im Durchschnitt für den Weizen 38,2 hl r.a./ha, für den Roggen 28,4 hl r.a./ha und für Triticale 29,1 hl r.a./ha. Den niedrigsten Ethanolertrag hat eine Triticalesorte mit 16,8 hl r.a./ha und den höchsten Wert eine Weizensorte mit 51,5 r.a./ha. Das ergeben Erlösunterschiede pro Hektar von über alle untersuchten Sorten. Wird z.b. angenommen ein Ottomotor verbraucht 10 l Bioethanol auf 100 km, dann könnte mit dem besten Ergebnis km und mit dem schlechtesten km gefahren werden, das ist eine Differenz von km. Tab. 13: Minimale und maximale Erträge und Ethanolausbeuten von Weizen, Roggen und Triticale in den Erntejahren 2006 bis 2008 Ertrag Ethanolausbeute dt/ha l/dt TM für t Getreide Mio. * % hl/ha % /ha* minimal 78,8 41,7 20,08 28, Weizen Mittel 102,5 43,3 20, , maximal 129,8 46,1 22,20 51, Differenz 2,12 Minimal 54,0 39,1 18,83 18, Roggen Mittel 78,9 41,8 20, , maximal 104,1 44,7 21,53 40, Differenz 2,70 minimal 48,5 40,3 19,41 16, Triticale Mittel 77,9 43,5 20, , maximal 109,7 46,4 22,35 43, Differenz 2,94 * Erlös bei 0,56 /l Ethanol

19 7 Schlussfolgerungen Auf dem Gebiet der Biotechnologie, auch der Bioethanolherstellung, wurden in den letzten Jahren große Fortschritte erzielt. Man darf hieraus jedoch nicht allzu optimistische Schlussfolgerungen ziehen und annehmen, dass in allernächster Zeit sämtliche Probleme der Bioethanolherstellung einer Lösung zugeführt werden, wie z.b. die Verarbeitung von Cellulose bzw. auch von Lignocellulose zu Ethanol. Es wird auch weiterhin eine mit hohem Risiko behaftete Forschung notwendig sein, die nicht immer und sofort zu praxisrelevanten Ergebnissen führt. Da die klimabedingt zunehmenden Ertragsschwankungen die weltweite Nahrungsmittelversorgung gefährden könnten, sollten die potenziellen Auswirkungen einer steigenden Biokraftstoffproduktion überprüft werden. Der Klimawandel wird den Druck, dem die deutsche Landwirtschaft in den kommenden Jahren durch den internationalen Wettbewerb, die weitere Liberalisierung des Handels und dem Bevölkerungsrückgang ausgesetzt ist, noch verstärken. Zudem ist die Produktion von Bioethanol sehr energieaufwendig, da der Produktionsablauf mit einer zweimaligen Destillation verbunden ist. Weiterhin steht Bioethanol auch im Wettbewerb mit anderen Biokraftstoffen wie Biodiesel und Bio-Butanol. Eine Lösung wäre die Produktion von Bioethanol aus Cellulose, Lignocellulose oder Hemicellulose, was gegenwärtig noch ein großes Forschungsfeld ist, erste Lösungen zeichnen sich ab. Jedoch werden diese Produktionsverfahren aber noch energieintensiver werden. Aus den angeführten Gründen wird eine gegenwärtige Bioethanolherstellung immer einen Getreiderohstoff bevorzugen, der preislich günstig am Markt zu bekommen ist. Qualitative Merkmale, wie hohe Ethanolausbeute, hoher Stärkegehalt, geringer Proteingehalt, spezifische technologische Eigenschaften (z.b. geringe Kornhärte), geringe Mykotoxinbelastung und geringer Hemicellulosengehalt (Pentosane), werden zunächst vorübergehend in den Hintergrund treten. Trotzdem ist es wichtig, die Zusammenhänge des Rohstoffes Getreide und der Ethanolergiebigkeit zu untersuchen, um eine zukünftig zielgerichtete Rohstoffproduktion zu optimieren. Sorten mit dem Ziel Eignung für die Bioethanolherstellung sind bis heute nicht gezüchtet bzw. zugelassen worden, daher müssen sie für gegenwärtig und zukünftig wie Mehrkämpfer in mehreren Disziplinen überzeugen. Eine weitere Bearbeitung des Themas Bewertung von Getreidesorten aus MV zur Bioethanolerzeugung wird nicht empfohlen.

20 Literaturverzeichnis Anonym (1990): Stärke im Nichtnahrungsbereich. Schriftenreihe des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten. Reihe A: angewandte Wissenschaft Heft 380, Landwirtschaftsverlag GmbH Münster Anonym (2006): Biokraftstoffe eine vergleichende Analyse. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. (FNR) Gülzow Anonym (2007): Ethanolgetreide. 25. Fachtagung Acker- und Pflanzenbau Güterfelde, Schriftenreihe des Landesamtes für Verbraucherschutz, Landwirtschaft und Flurneuordnung Brandenburg Boese, L. (2006): Anbau von Getreide für die Bioethanolproduktion. Bernburger Agrarberichte LLFG Sachsen-Anhalt (2006) 2, S Brümmer, J.M. (1993): Möglichkeiten zur Qualitätsvorhersage von (Brot-)Getreide für die Kornbrennereien. Branntweinwirtschaft 133(1993) 7, S Kratsch, G. (2003): Rohstoff für Bioethanol. Neue Landwirtschaft (2003) 7; S Rosenberger, A. (2001): Optimierung und Bewertung der Produktion von Getreidekorngut als Rohstoff für die Bioethanolerzeugung. Diss Universität Hohenheim Fakultät III Agrarwissenschaften I Schmitz, N (2005): Innovation bei der Bioethanolerzeugung und ihre Auswirkungen auf Energie- und Treibhausgasbilanzen. Schriftenreihe Nachwachsende Rohstoffe Band 26, Landwirtschaftsverlag GmbH Münster Schäfer, V., W. Aufhammer, E. Kübler, H.J. Pieper und T. Senn (1997a): Eignung sortengemischter Bestände von Wintertriticale und Winterweizen zur Produktion von Rohstoff für die Bioethanolgewinnung. Pflanzenbauwissenschaften 1(1997) 1, S Schäfer, V., W. Aufhammer, E. Kübler, H.J. Pieper und T. Senn (1997b): Energiebilanzen zur Produktion und Verarbeitung des Kornguts von Wintertriticale und Winterweizen zu Bioethanol. Pflanzenbauwissenschaften 1(1997) 3, S Anhang

21 Tab. A 1: Ertrag, Hektolitergewicht, Rohproteingehalt und Gesamtstärkegehalt von Winterweizensorten im LSV MV Ernte 2006 bis 2008 (nach Stärkegehalt sortiert) Sorte QG Ertrag Hektolitergewicht Rohprotein Gesamtstärke dt/ha kg % TM % TM Orte= Skalmeje C 95,2 94,9 110, ,4 12,4 11,6 67,4 67,4 71,6 2 Anthus B 92,6 93,7 103, ,7 13,8 11,3 66,0 65,3 71,4 3 Dekan B 90,2 81,7 112, ,5 13,6 11,6 66,1 64,7 70,8 4 Impression A 94,1 86,3 103, ,2 14,1 11,5 65,5 65,0 71,0 5 Hermann C 77,9 92,2 118, ,5 12,8 11,0 65,0 65,8 70,6 6 Boomer A 94,9 83,2 105, ,8 13,6 11,9 65,4 64,9 70,2 7 Potenzial A 99,1 87,9 112, ,6 13,2 12,0 65,7 64,6 69,5 8 Toras A 94,8 88,5 102, ,6 14,4 12,3 65,2 64,8 69,4 9 Cubus A 90,2 85,6 93, ,9 14,2 11,6 65,5 64,7 69,1 10 Mulan B 96,1 85,4 104, ,5 13,6 11,6 64,8 64,1 69,1 11 Tommi A 93,4 72,7 108, ,3 14,6 12,3 64,8 63,7 69,4 12 Brilliant A 95,3 83,4 103, ,9 14,5 12,1 64,9 63,8 69,0 13 Türkis A 96,4 88,2 99, ,4 14,2 12,2 63,8 64,8 68,8 14 Akteur E 93,1 83,0 99, ,2 14,8 13,1 63,4 64,1 69,4 15 Magister E 91,9 73,7 91, ,8 14,9 12,9 64,2 63,2 68,6 16 Schamane A 93,1 86,2 104, ,9 14,8 12,8 63,4 63,3 68,5 17 Winnetou C - 94,5 118, ,0 11,2-67,5 71,4 18 Kranich A - 85,2 98, ,3 12,2-66,5 70,7 19 Jenga A - 87,3 112, ,3 11,5-65,7 70,8 20 Discus A - 89,0 105, ,1 12,0-64,9 70,0 21 Akratos A 88,2-92, ,7-11,5 65,0-69,8 22 Esket A - 86,9 96, ,7 12,2-64,4 69,3 23 Skagen E - 75,2 101, ,4 12,2-63,8 69,4 24 Retro A - 80, ,8 12,1-63,4 68,2 25 Buteo B 91,7 80, ,3 13,4-66,5 64,9-26 Torrild A 96,8 74, ,6 14,8-64,6 64,5-27 Sobi A 88,8 89, ,4 15,0-64,5 63,8-28 Carenius B 98,1 80, ,8 13,7-64,1 62,9-29 Privileg E 90,9 61, ,5 15,0-64,0 62,9-30 Campari B 91,6 84, ,2 14,2-64,5 62,5-31 Kepler B , ,9 32 Gecko A , , ,6 33 JB Asano A , , ,0 34 Mythos B , , ,0 35 Julius B , , ,9 36 Tabasco C , , ,9 37 Format A , , ,4 38 Adler E , , ,8 39 Chevalier A , , ,6 40 Ephoros B - 89, , ,3-41 Pegassos A 75, , , Alitis E 72, , , Hybred B 73, , , Tiger A 75, , , Hattrick C - 84, , ,4-46 Meteor A 91, , , Striker B 93, , , Leiffer A 92, , , Manager B 90, , , Ellvis A 89, , , Drifter B 77, , , Mirage A - 71, , ,1-53 Paroli A 96, , , Solitär B 90, , , Astardo E - 71, , ,7-56 Enorm E 86, , , Cetus E 85,2 64, ,4 16, ,5 - Mittel 89,8 82,9 104, ,2 14,1 12,0 64,9 64,6 69,7 s 7,2 8,1 7, ,6 0,8 0,6 0,9 1,2 1,1 s % 8,0 9,7 7,1 2,3 2,8 1,4 3,9 6,0 5,1 1,4 1,9 1,5 min 72,3 61,8 91, ,3 12,4 10,8 63,4 62,5 67,6 max 99,1 94,9 118, ,4 16,0 13,2 67,4 67,5 71,6 (Fett gedruckt = ausgewählte Sorten für die Ermittlung der Bioethanolausbeute)